(57)【要約】      （修正有）【課題】 圧電アクチュエータを用いたサーボバルブ式燃料インジェクタを提供する。【解決手段】制御サーボバルブ（８）は、内燃機関の燃料インジェクター（１）のケーシング（２）中に収容されており、また、圧電アクチュエータ（４０）と燃料の出口通路（２１）を有する制御チャンバ（１３）とを有している。この出口通路（２１）は、固定されたチューブ状の部分（２５）とシャッター（３２）とによって規定された環状のチャンバ（３４）中に通じている。このシャッターは、ほぼ液密状態でチューブ状の部分（２５）に係合され、圧電アクチュエータ（４０）によって閉成位置から開成位置へと軸方向に摺動される。閉成位置では、アクチュエータは、環状のチャンバ（３４）を閉成し、この燃料圧力によって結果として生じる軸方向の力を受けない。開成位置では、出口通路（２１）は、吐出導管と連通する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料インジェクター（１）を制御するためのサーボバルブ（８）であって、このインジェクターのケーシング（２）内に収容されているサーボバルブにおいて、
圧電アクチュエータ（４０）を有する駆動手段（３９）と、
燃料の入口（５）と連通し、かつ燃料の出口通路（２１）を有する制御チャンバ（１３）と、
前記ケーシング（２）に対して固定され、長軸（３）に沿って延びている内側座部（２９）を規定しているチューブ状の部分（２５）と、
ほぼ液密状態で前記内側座部（２９）に係合し、前記チューブ状の部分（２５）と共に、前記出口通路（２１）が通じている環状のチャンバ（３４）を規定しているシャッター（３２）とを具備し、このシャッター（３２）は、前記インジェクター（１）のノズルを開閉するために、前記圧電アクチュエータ（４０）によって閉成位置と開成位置との間を軸方向に摺動され、この閉成位置で、前記シャッターは、前記環状のチャンバ（３４）を閉成し、燃料圧力によって結果として生じる軸方向への力を受けず、また、前記開成位置で、前記出口通路（２１）は開成することを特徴とするサーボバルブ。
【請求項２】
前記シャッター（３２）は、前記圧電アクチュエータ（４０）に軸方向で直接当接していることを特徴とする請求項１のサーボバルブ。
【請求項３】
前記駆動手段（３９）は、また、前記シャッター（３２）と、前記制御チャンバ（１３）と軸方向で区切られている端壁（２０）との軸方向の間に配置された予め付勢されたばね（４２）を有することを特徴とする請求項１又は２のサーボバルブ。
【請求項４】
前記予め付勢されたばね（４２）は、前記シャッター（３２）に形成された軸孔（４３）内に部分的に収容されていることを特徴とする請求項３のサーボバルブ。
【請求項５】
前記チューブ状の部分（２５）は、前記ケーシング（２）にねじ留めされたリングナット（２７）によって、このリングナットと前記端壁（２０）との間に軸方向で挟持されているチューブ状の本体によって形成されていることを特徴とする請求項３又は４のサーボバルブ。
【請求項６】
前記環状のチャンバ（３４）は、前記シャッター（３２）の円筒の外面（３３）に形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１のサーボバルブ。
【請求項７】
前記チューブ状の部分（２５）と前記シャッター（３２）とは、前記圧電アクチュエータ（４０）とは反対側の軸端部に位置された夫々の円錐状のショルダー部（３６，３７）を有しており、これらショルダー部は、前記閉成位置で液密状態で互いに当接していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１のサーボバルブ。
【請求項８】
前記シャッター（３２）は、較正される間隔でチューブ状の部分（２５）の前記内側座部（２９）中に装着されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１のサーボバルブ。
【請求項９】
前記シャッター（３２）は、シール部材の介在によって、チューブ状の部分（２５）の前記内側座部（２９）中に装着されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１のサーボバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料インジェクターを制御するためのサーボバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、インジェクターは、燃料をエンジン中に噴射するためのノズルを規定し、このノズルを閉成するピンを駆動させるように、夫々の軸に沿って移動可能な制御ロッドを収容するインジェクター本体を有している。また、このインジェクター本体は、軸方向の一側を制御ロッドによって、他側を出口孔部を有する端壁によって区切られた制御チャンバを備えた電磁石の制御サーボバルブを収容している。この制御チャンバの外側の出口孔部は、円錐状の座部の内側に軸方向で通じている。また、この制御サーボバルブは、円錐状の座部に係合しているボールを備えたシャッターを有している。このシャッターは、出口孔部を開閉し、従って、制御チャンバ中の圧力を変更させるように座部から座部へと軸方向に移動する電磁石によって駆動される。より明確には、このシャッターは、出口孔部への燃料圧力によってボールに与えられる軸方向のスラスト力を一側に受け、そして、電磁石に電圧が加えられていないときに出口孔部の閉成を維持するために、他側に電磁石の引寄せと予め付勢されたばねの軸方向のスラスト力とを受ける。
【０００３】
現在の市場は、電磁アクチュエータではなく、圧電アクチュエータの使用を求めている。
【０００４】
しかし、電圧が掛けられたとき、圧電アクチュエータは、スラスト力を与えることはできるが、引寄せる力を与えることはできず、従って、上述された既知の解決策には使用されることができない。
【０００５】
さらに、圧電アクチュエータは、ほんのわずかな変位をもたらし、この結果、必要な燃料吐出の流れの断面積（フローセクション）を得るために、移動増幅システムが与えられるか、又は、シャッターの出口孔部のシールエリアが拡張されなければならない。他方、移動増幅システムは、主に、複雑でかさばるので所望とされず、他方、シールエリアの拡張は、閉成位置でシャッターの燃料圧力によって与えられる軸方向の力を増加するであろう。この結果、ばねの予めの付勢力は、シャッターの閉成を維持するために強化されなければならず、大きな力が圧電アクチュエータには必要とされるであろう。かくして、また、かなりのかさばりと複雑さとが生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、単純かつ低コストの様式で必要性に合うようにデザインされ、好ましくは、シャッターの比較的わずかな上昇でも十分な燃料の吐出フローセクションを与え、かつコンパクトであり、そして比較的少ない部品を有する内燃機関の燃料インジェクターを制御するためのサーボバルブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係われば、内燃機関の燃料インジェクターを制御するためのサーボバルブであって、このインジェクターのケーシング内に収容されている、以下の特徴を有するサーボバルブが提供される。このサーボバルブは、
圧電アクチュエータを有する駆動手段と、
燃料の入口と連通し、かつ燃料の出口通路を有する制御チャンバと、
前記ケーシングに対して固定され、長軸に沿って延びている内側座部を規定しているチューブ状の部分と、
ほぼ液密状態で前記内側座部に係合し、前記チューブ状の部分と共に、前記出口通路が通じている環状のチャンバを規定しているシャッターとを具備し、このシャッターは、前記インジェクターのノズルを開閉するために、前記圧電アクチュエータによって閉成位置と開成位置との間を軸方向に摺動され、この閉成位置で、前記シャッターは、前記環状のチャンバを閉成し、燃料圧力によって結果として生じる軸方向への力を受けず、また、前記開成位置で、前記出口通路は開成することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を明瞭に理解するために、内燃機関の燃料インジェクターを制御するためのサーボバルブの好ましい非限定的な実施形態が、明瞭のために部分が外されたサーボバルブの断面を示している添付図面を参照した実施例によって説明されるであろう。
【０００９】
添付図面で符号１は、内燃機関、特に、ディーゼルエンジン（図示されず）の燃料インジェクター（部分的に図示されている）を全体的に示している。このインジェクター１は、長軸３に沿って延びた外側構造体、即ちケーシング２を有している。このケーシング２は、燃料供給システム（図示されず）のポンプ形成部に接続するための側方の入口５を有している。また、このケーシングは、前記入口５と連通し、かつ燃料をエンジンの相対的なシリンダ中に噴射するためのノズル（図示されず）で終端している。
【００１０】
前記ケーシング２は、軸方向座部６を規定しており、また、燃料噴射ノズルを開閉するためのシャッターピン(図示されず)を制御するように、この座部６内を軸方向に摺動するロッド７を収容している（このロッド７は、径が細くなった先端部７ａを有している）。
【００１１】
前記ケーシング２は、制御チャンバ１３を有する制御サーボバルブ８を収容している。この制御チャンバは、前記ロッド７と同軸に形成され、加圧される燃料を受けるように通路１８に沿って入口５と永久に連通し、そして軸方向の一側をロッド７によって、他側をケーシング２内の定位置に収容されたエンドディスク(end disk)２０によって区切られている。
【００１２】
前記チャンバ１３は、２つの部分２２，２３を備えた出口通路２１を有している。この部分２２は、較正セクションの孔２４を有し、前記軸３から所定の距離離れたところでディスク２０に形成されている。前記部分２３は、ディスク２０と同軸のチューブ状の本体２５内に形成されている。
【００１３】
適切な位置決めシステム（図示されず）が、前記インジェクター１を組立てるときに、前記部分２２，２３をアライメントさせるために、前記ディスク２０と本体２５との間に設けられていることが好ましい。
【００１４】
前記本体２５は、ケーシング２の内面２８にねじ留めされたリングナット２７によって、ディスク２０に対して液密状態になるように定位置に軸方向で挟持されている。また、この本体２５は、円筒型の表面３０によって規定され軸方向に貫通した座部(axial through seat)２９を有している。前記部分２３は、この座部に通じている。
【００１５】
前記座部２９は、円筒型の外面３３によって制限されている円筒型のステムを有するマッシュルーム形状のピンによって形成された摺動シャッター３２に係合されている。この外面は、例えば、４ミクロン未満の、十分に細かく較正された直径方向の隙間により、又は、青銅で充填されたＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、即ち商標名“Ｔｕｒｃｉｔｅ”又は“Ｔｕｒｃｏｎ”で知られた材料で形成されたリングのようなシール部材の介在により、ほぼ液密状態で前記円筒型の表面３０と組合わされている。
【００１６】
前記円筒型のステムは、前記外面３３に形成された（円）環状のチャンバ３４を有しており、また、このチャンバ３４に近接し、かつ円錐状のショルダー部３６を有するヘッド３５で終端をなしている。このショルダー部３６は、表面３０の延長部を規定している円錐状のストッパーショルダー部３７に当接している。
【００１７】
前記シャッター３２は、後退された閉成位置と前方への開成位置との間で駆動装置３９によって軸方向に摺動される。この閉成位置で、通路２１は、一側でショルダー部３６，３７で、他側で円筒型の面３０，３３で液密状態になるように結合されることによって閉成される。また、前方への開成位置で、制御チャンバ１３内の圧力を変更して、従って、ロッド７の軸方向への移動によって噴射ノズルが開閉するように、前記通路２１は、吐出、又は再循環用の導管（図示されず）と連通する。
【００１８】
前記後退した位置で、燃料は、チャンバ３４中へと径方向に流れ、シャッター３２に軸方向のスラスト力を与えない。前方の位置で、燃料は、チャンバ３４と、ショルダー部３６，３７間のギャップと、シャッター３２に形成された通路３８とを通って、吐出、又は再循環用の導管中へと流れる。
【００１９】
前記装置３９は、シャッター３２の軸方向両端に位置された圧電アクチュエータ４０（部分的に図示されている）と予め付勢されたばね４２とを有している。
【００２０】
前記アクチュエータ４０は、前記シャッター３２上に直接当接している。このアクチュエータは、（図示されていない形態の）電圧が加えられると、予め付勢されたばね４２によって加えられるスラスト方向の力とは反対方向へとシャッター３２にスラスト力を与えるように変形する。
【００２１】
前記ばね４２は、軸方向の前記シャッター３２とディスク２０との間に配置されている。また、このばねは、前記ヘッド３５の内側に軸方向に形成されたキャビティ４３中と、ディスク２０中に形成され、またヘッド３５の一部を収容した軸方向の凹部４４内とに部分的に収容されている。
【００２２】
以上の説明から明瞭であるように、サーボバルブ８は、圧電アクチュエータを使用するための必要性を満たし、同時に、シャッターの比較的わずかな上昇でさえ、燃料が、通路２１から、環状のチャンバ３４を通って、正確には、環状のチャンバ３４自身の効果によって吐出、又は再循環用の導管へと流れるように、比較的広い流れの断面積（フローセクション）を与えている。
【００２３】
前記通路２１と座部２９内のシャッター３２の摺動とが、後退した閉成位置で、シャッター３２への圧力に軸方向のバランスを与え、この結果、シャッターがチャンバ１３の出口を軸方向又は前方向に閉成する既知の解決策と比較して、ばね４２の予めの付勢力を約３０％減らすことができる。この結果、比較的簡単で、コンパクトな圧電アクチュエータが使用され得る。
【００２４】
与えられた十分なフローセクションの効果によって、シャッター３２の比較的わずかな上昇、又は軸方向への移動でさえも、シャッター３２は、圧電アクチュエータ４０によって、シャッターとアクチュエータとの間に伝達並びに/若しくは移動増幅システムを必要としないで、直接駆動されることができる。
【００２５】
前記本体２５とシャッター３２とディスク２０との形態を与えているので、ばね４２は、比較的容易に組入れられ、本体２５は、リングナット２７によって所定の位置で比較的容易に支持される。
【００２６】
明らかに、この明細書に説明かつ図示されたような制御サーボバルブ８は、本発明の範囲から逸脱することなく変更されることができる。
【００２７】
特に、閉成位置でシャッター３２に結果として生じる軸方向への燃料圧力を与えないのであれば、チャンバ３４並びに/若しくは通路２１の形状は、実施形態によって説明されたものと異なり得る。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる内燃機関の燃料インジェクターを示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・燃料インジェクター、２・・・ケーシング、３・・・長軸、５・・・入口、８・・・サーボバルブ、１３・・・制御チャンバ、２１・・・出口通路、２５・・・チューブ状の部分、２９・・・内側座部、３２・・・シャッター、３４・・・環状のチャンバ、３９・・・駆動手段、４０・・・アクチュエータ、
【図１】
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